Domanda:
Come viene attualmente modellato l'effetto gravitazionale delle galassie al di fuori dell'universo visibile sulle galassie all'interno dell'universo visibile?
Alex R
2020-03-07 23:56:11 UTC
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Dati i modelli dell'universo attualmente accettati,

  • Quanta massa c'è al di fuori dell'universo visibile?

  • Che cos'è l'effetto gravitazionale di quella massa sull'universo visibile?

La domanda Quanto è forte l'allungamento gravitazionale che sperimentiamo dal confine dell'universo? è forse correlato, ma si concentra su un qualche effetto di allungamento che non conosco.

Una risposta alla domanda correlata Quanta parte dell'Universo è invisibile a noi, e in che modo influisce sulle nostre teorie? afferma:

non sembrano esserci grandi concentrazioni di massa al di fuori dell'universo osservabile, poiché queste sarebbero viste come pregiudizi per il movimento di galassie e gruppi di galassie, il che sostiene anche che il resto dell'universo è almeno molto vicino a ciò che possiamo osservare direttamente

Ma questo parla dell'assenza di grandi concentrazioni di massa , mentre sto chiedendo più genericamente come la massa al di fuori del l'universo visibile si riflette nei modelli attuali.

Due risposte:
#1
+9
pela
2020-03-09 02:28:40 UTC
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Non sappiamo ...

Non sappiamo quanto universo ci sia al di fuori del nostro universo osservabile.

L'universo osservabile sembra avere una geometria "piatta" ( nel senso 3D, non in 2D). Se è davvero globalmente piatto, va avanti all'infinito, cioè c'è una massa infinita. Tuttavia, proprio come la Terra sembra piatta su piccola scala, potrebbe benissimo essere che l'Universo abbia un'altra geometria su scale più grandi di quanto possiamo osservare.

Un documento recente ( Di Valentino et al.2019) ha affermato la prova di una geometria "curva positivamente", implicando che l'Universo è solo (molto approssimativamente e con alte incertezze) tre volte più grande di quello che vediamo (vedi questa risposta e commenti il calcolo). Tuttavia, gli autori hanno in qualche modo scelto uno dei diversi set di dati di Planck Collaboration (2018) e le prove non sono convincenti.

... e noi no care

Tuttavia, non importa se l'Universo è finito o infinito, non teniamo conto della massa al di fuori dell'Universo osservabile in nessun calcolo. Questa massa non ci tocca in alcun modo. La gravità viaggia alla velocità della luce e quindi non ha ancora avuto il tempo di raggiungerci. Ancora più importante, a causa della legge del quadrato inverso, la gravità su qualsiasi oggetto è di gran lunga dominata da sorgenti vicine.

Bene, ci preoccupiamo un po '

C'è un senso in cui tu si può dire che si tiene conto della gravità: le cosiddette "simulazioni cosmologiche" mirano a simulare la formazione e l'evoluzione della struttura su larga scala e delle galassie dell'intero Universo. Ovviamente, non possiamo simulare l'intero Universo, quindi invece ne simuliamo una grossa porzione; abbastanza grande che un altro blocco di dimensioni simili non sarebbe statisticamente diverso da esso (preferibilmente diverse centinaia di milioni di anni luce su ciascun lato).

Una galassia vicina al bordo della scatola computazionale, diciamo il suo lato sinistro, non sente solo la gravità delle galassie a destra. Questo farebbe "implodere" l'universo simulato. Piuttosto, usiamo un trucco computazionale chiamato "condizioni al contorno periodiche", il che significa che una particella che per caso viaggia attraverso il lato sinistro della scatola entra immediatamente attraverso il lato destro. E una galassia vicina al lato sinistro sente la gravità della materia che giace vicino al lato destro.

virgo

Istantanea dal Simulazioni della Vergine ( Jenkins et al. 1998), in cui ho affiancato la scatola in diverse copie, enfatizzando i confini periodici.

Sembra una versione 3D del vecchio videogioco Asteroids ... una geometria toroidale. Funziona per un universo 3D?
@JimGarrison Sconosciuto ai più, la prima simulazione cosmologica era un gioco arcade Atari.
Ne ero dipendente :)
#2
+4
Rob Jeffries
2020-03-09 13:31:24 UTC
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Non è necessario modellarlo se si presume che l'universo sia omogeneo e isotropo. Se lo è, qualsiasi guscio di materiale uniforme non ha assolutamente alcun effetto gravitazionale su nulla all'interno del guscio. Questo è vero nella fisica newtoniana e in GR.

https://physics.stackexchange.com/a/43640/43351

Non lo è ancora noto se l'universo è infinito, ma quasi certamente è almeno parecchie volte più grande dell'universo osservabile (assumendo l'omogeneità). Quindi la risposta a quanta massa è oltre l'universo osservabile potrebbe essere qualsiasi cosa, da $ \ sim 10 $ volte ciò che è nell'universo osservabile a infinito.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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